半導體二極體 (Diode) 基本上即為一個 PN junction 如下圖所示 上圖中 箭頭方向表示 diode 的電流方向,亦即 diode 為兩端子 單向導通的 (非線性)元件。 理想二極體 (Ideal Diode)特性: 下圖為 Ideal diode 的電流電壓特性圖 ($i,v$ characteristics) 施加 "負"電壓 (逆向偏壓 reverse biase) 在 diode 兩端上,diode不導通 $\Rightarrow$ 電流為 $0$ $\Rightarrow$ 此時 diode 呈現開路(open circuit)狀態。 施加 "正" 電壓 (順向偏壓 forward bias)在 diobe 兩端上,則 diode 導通$\Rightarrow$ 此時 diode 呈現短路(short circuit)狀態。 真實二極體 ( Real diode) 的電流/電壓 (I/V characteristics)特性如下圖 當diode兩端施加電壓 $v>0$ (上圖右方 forward bias 部分),我們可以近似其 電流電壓關係為 \[ i = I_S \left[ e^{v/V_T}-1\right] \]其中 $I_S$ 為 反向飽和電流 (reversed saturation current),$V_T$ 為 熱電壓 (thermal voltage)滿足下式 \[ V_T := \frac{kT}{q} \]其中 $k$ 為 Boltzmann's constant = $1.38 \times 10 ^{-23}$ Joules/Kelvin,$T$為絕對溫度 (Kelvin, K),$q$ 為 單位電荷帶電量=$1.60 \times 10^{-19}$ Coulomb。 一般而言在室溫下 $(300 )$ K 時,thermal voltage 為 $V_T = 25$ mV (=$0.025$ V)。 現在我們觀察上圖,我們可以得到下列結論: 當輸入 diode 的電壓低於 $0.5 {\rm v}$時,其 diode 電流 $i$ 幾乎可以忽略,此 $0.5 \rm v$ 稱為
If you can’t solve a problem, then there is an easier problem you can solve: find it. -George Polya